Сделать лабораторный блок питания. Как собрать лабораторный блок питания своими руками: пошаговая инструкция

alexxlabРазное
Как выбрать компоненты для лабораторного блока питания. Какие модули и детали необходимы. Как правильно собрать и настроить лабораторный блок питания в домашних условиях. На что обратить внимание при сборке.

Содержание

Преимущества самостоятельной сборки лабораторного блока питания

Сборка лабораторного блока питания своими руками имеет ряд важных преимуществ:

  • Экономия средств — самостоятельная сборка обойдется дешевле покупки готового устройства
  • Возможность кастомизации под свои нужды — вы сами выбираете необходимые параметры и функции
  • Получение практических навыков — в процессе сборки вы лучше поймете принципы работы блока питания
  • Ремонтопригодность — собранное своими руками устройство легче починить при поломке
  • Возможность модернизации — вы сможете в будущем улучшить характеристики блока питания

Какие компоненты необходимы для сборки лабораторного блока питания

Для самостоятельной сборки лабораторного блока питания потребуются следующие основные компоненты:


  • Импульсный или трансформаторный источник питания на необходимую мощность
  • Понижающий DC-DC преобразователь с регулировкой напряжения и тока
  • Цифровой вольтметр и амперметр для индикации выходных параметров
  • Потенциометры для регулировки напряжения и тока
  • Выходные клеммы и разъемы
  • Корпус подходящего размера
  • Вентилятор охлаждения
  • Кнопки, переключатели, индикаторы

Пошаговая инструкция по сборке лабораторного блока питания

Процесс самостоятельной сборки лабораторного блока питания включает следующие основные этапы:

  1. Подбор и заказ всех необходимых компонентов
  2. Подготовка корпуса — разметка и сверление отверстий
  3. Монтаж внутренних компонентов в корпус
  4. Подключение проводов согласно схеме
  5. Установка органов управления на переднюю панель
  6. Настройка выходных параметров
  7. Проверка работоспособности и тестирование

Выбор схемы и компонентов для лабораторного блока питания

При выборе схемы и комплектующих для самостоятельной сборки блока питания следует учитывать несколько важных факторов:

  • Требуемый диапазон выходного напряжения и тока
  • Необходимая выходная мощность
  • Желаемые функции (стабилизация, защита, индикация и т.д.)
  • Тип регулировки — аналоговая или цифровая
  • Габариты готового устройства
  • Бюджет на комплектующие

Оптимальным вариантом для большинства любительских применений будет схема на основе импульсного источника питания и понижающего DC-DC преобразователя с регулировкой.


Особенности сборки корпуса для лабораторного блока питания

При изготовлении корпуса для лабораторного блока питания необходимо учесть следующие моменты:

  • Корпус должен быть достаточно просторным для размещения всех компонентов
  • Необходимо обеспечить хорошую вентиляцию для отвода тепла
  • Передняя панель должна быть удобной для размещения органов управления
  • Корпус должен быть прочным и устойчивым
  • Желательно использовать негорючие материалы
  • Необходимо предусмотреть отверстия для проводов и разъемов

Оптимальным вариантом будет использование готового пластикового или металлического корпуса подходящего размера. Это упростит процесс сборки и обеспечит аккуратный внешний вид устройства.

Настройка и калибровка собранного лабораторного блока питания

После сборки лабораторного блока питания необходимо выполнить его настройку и калибровку:

  1. Проверить правильность всех подключений
  2. Настроить выходное напряжение в заданном диапазоне
  3. Отрегулировать ограничение по току
  4. Откалибровать показания вольтметра и амперметра
  5. Проверить работу защиты от перегрузки и КЗ
  6. Настроить вентилятор охлаждения
  7. Протестировать работу на различных нагрузках

Точная настройка параметров обеспечит корректную и безопасную работу самодельного лабораторного блока питания. При необходимости можно обратиться к специалисту для проверки и калибровки устройства.


Меры безопасности при сборке и использовании лабораторного блока питания

При самостоятельной сборке и эксплуатации лабораторного блока питания необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

  • Использовать качественные сертифицированные компоненты
  • Обеспечить надежную изоляцию всех токоведущих частей
  • Установить предохранители для защиты от перегрузки
  • Использовать понижающий трансформатор для гальванической развязки
  • Заземлить металлический корпус
  • Не превышать максимально допустимую мощность
  • Соблюдать осторожность при работе с высоким напряжением

Строгое соблюдение правил безопасности позволит избежать поражения электрическим током и других опасных ситуаций при работе с самодельным лабораторным блоком питания. При отсутствии опыта лучше обратиться за помощью к специалисту.


Лабораторный блок питания из китайских модулей

В этой статье я хочу рассказать и показать на фото свой лабораторный блок питания, который я собирал по блочно, на готовых модулях из Aliexpress. Об этих самых модулях я уже рассказывал по отдельности на сайте. Хотелось сделать простой, надежный, доступный по цене блок, с необходимыми параметрами и небольшими габаритами. В интернете посмотрел пару роликов о подобных блоках, заказал необходимые модули и собрал сам. Изначально в качестве источника питания был применен переделанный компьютерный БП. Но так как мне так и не удалось добиться от него нормальной работы (он довольно сильно грелся, и немного не дотягивал до расчетного максимального тока), решено было взять готовый источник питания на том же Aliexpress. Максимальное рабочее напряжение для блока в большинстве случаев достаточно 0-30 Вольт, хотя была идея сделать от 0 до 50 Вольт.Источник питания, который я применил, отдает 36 Вольт и ток до 5 Ампер. Мощности в 180 Ватт для моих задач вполне достаточно.

В качестве регулятора напряжения и тока (ограничения), использовал DC-DC преобразователь на XL4016. В качестве индикатора выступает модуль вольтамперметр dsn-vc288. В качестве корпуса был применен обычный пластиковый корпус типа Z1 (70x188x197 мм). В принципе этих модулей уже достаточно для построения лабораторника, но я добавил сюда еще модуль на LM2596, для того чтобы вывести 5 Вольт на USB разъемы расположенные на передней панели. Еще нам конечно же понадобятся пара выносных переменных резистора на 10 К, тумблер для включения/отключения питания, пара USB гнезд (я взял сдвоенное гнездо), и пара гнезд типа «банан», для подключения выходного кабеля. Крепим модули внутри корпуса, размечаем и сверлим переднюю панель.

Затем выпаиваем из модуля оба подстроечных резистора и припаиваем на их место переменные резисторы на проводах достаточной длинны (я последовательно резисторам на 10 К поставил еще на 1 К, для точной настройки, однако это не дало особого эффекта). Ну и дальше соединяем все модули согласно схеме.

Если делаете с USB, то не забудьте настроить модуль LM2596 на 5В. И обратите внимание что минусовый провод питания USB берется не с модуля LM2596, а с выходной массы БП (с минусового «банана»). Это необходимо для того чтобы когда вы подключаете что-то к USB блоку, вы видели потребляемый ток. В моем блоке можно заметить на фото еще один модуль — это тоже DC-DC, я его вместо LM2596 хотел оставить на роль питания USB, но он довольно прожорливый в холостом режиме, поэтому оставил LM-ку. Также у меня есть вентилятор. Если тоже захотите оборудовать блок вентилятором, то подберите подходящий по габаритам и на напряжение 5 В. Подключается он к плюсу и минусу модуля LM2596 (в этом случае минус берется от модуля, иначе на индикатор будет постоянно выводиться потребляемый вентилятором ток). Очень советую первое включение производить через лампу накаливания 40-60 Вт. Если что-то не так, в этом случае вы избежите фейерверка. У меня блок заработал сразу, и пока что с ним никаких проблем не было.

7 преимуществ лабораторного блока питания

Наша цивилизация зависит в равной мере как от нефти, так и от электричества. Но если подавляющее большинство бытовых, промышленных потребителей питаются от источников с неизменным напряжением (не важно 220 Вольт, 380 или пальчиковые батарейки), то на этапе тестирования, наладки, в учебной практике необходим лабораторный бп, в котором напряжение можно задавать любое, в пределах его технических характеристик.

Но не только этим «сильны» эти блоки питания, что и обусловило их широкую популярность от домашней радиоэлектроники и до сервисных центров.

  1. Одновременная индикация тока и напряжения. Цифровые дисплеи или стрелочные отображают 2 ключевых и взаимосвязанных параметра. По факту это не просто индикаторы, а измерительные приборы, соответственно вольтметр и амперметр, что открывает широкие возможности по проверке потребляемого тока при заданном значении напряжения. Например при контроле потребления тока светодиодной полосой или лентой в зависимости от их длины, количества и плотности светодиодов.

  2. Плавная и точная регулировка. На передней панели установлено 4 потенциометра. Поскольку индикаторы показывают с точностью до десятых, соответствующим регулятором можно выставить строго заданное значение, что актуально например для питания логических цифровых микросхем.
  3. Стабилизация тока и напряжения.     Это 2 противоположных режима и БП может работать в одном из них. Если выставлено напряжение (режим по умолчанию, после включения), то загорается индикаторный светодиод, информирующий, что при колебаниях тока в подключенной нагрузке, значение напряжения “не будет просаживаться”. В сетевых адаптерах именно это и происходит. Если же произошла аварийная ситуация, например короткое замыкание, то первый светодиод гаснет и светится второй. Устройство перешло в режим стабилизации тока, когда напряжение падает почти до нуля, отдаваемая мощность резко снижается, чтобы не как «сжечь» радиодетали на печатной плате, так и сам источник.
  4. Электронные защитные схемы. Частично этот вопрос мы уже рассмотрели. Добавим, что также ничего не случится, если замкнуть щупы между собой (они обычно снабжены зажимами “крокодил”) или ошибочно перепутать полярность. При этом существуют 2 разновидности:
    • самовосстанавливающие. Их не нужно выключать после короткого замыкания. Достаточно отсоединить щупы от нагрузки и они сразу возвращаются в рабочий режим;
    • с выключением. Это не такие продвинутые приборы, стоят как правильно дешевле. При КЗ их нужно сначала отключить, а потом опять включить, чтобы восстановить работоспособность.
  5. Прочный корпус. Механическая прочность необходима, чтобы обеспечить жесткость конструкции, поскольку внутри расположен тяжёлый трансформатор. Но как следствие, металл надежно защищает от падения практически любых ручных инструментов – от отвертки до бокорезов.

  6. Система охлаждения. Пассивная (конвекционная) и активная (вентиляторная). При минимальных режимах работы, когда ток невелик, достаточно отвода воздуха через боковые вентиляционные отверстия.

    При пиковых нагрузках запускается вентилятор, мощным потоком воздуха удаляя излишки тепла, выделяющегося на трансформаторе и силовых электронных компонентах.
  7. Минимум пульсаций. Мощные фильтры эффективно гасят пульсации после выпрямления напряжения и переменная составляющая на выходе не превышает десятых долей вольта.

Отметим, что рассмотренные положительные особенности привели к тому, что лабораторные бп успешно интегрируются и в другое оборудование, например в состав паяльных станций.

Опубликовано: 2020-02-12 Обновлено: 2021-08-30

Автор: Магазин Electronoff

Основные характеристики лучших источников питания для лабораторных стендов | Блог Advanced PCB Design

Ключевые выводы

  • Блоки питания лабораторного стола

    являются наиболее важным испытательным и измерительным оборудованием, используемым в лабораториях.

  • Блоки питания лабораторного стола

    могут быть одноканальными или многоканальными, двухполярными или однополярными, линейными или импульсными.

  • При выборе источника питания для лабораторного стола фактически следует учитывать диапазон напряжения, диапазон тока и диапазон мощности.

 

Лучшие источники питания для лабораторных стендов обеспечивают высокую точность, надежность, многоканальность, регулировку постоянного напряжения или тока, защиту от короткого замыкания и защиту от перегрузок в научных или технических лабораториях, учебных заведениях и научно-исследовательских центрах. Надежный и универсальный регулируемый источник постоянного тока часто используется в качестве источника питания лабораторного стола, который питает цепь, чтобы инженер мог проверить заданное напряжение. Блок питания для лабораторного стола обычно обеспечивает регулировку напряжения и тока в соответствии с конкретными требованиями тестирования, и в блоках питания для лабораторного стола необходимо несколько функций. Лучший блок питания для лабораторных столов предлагает высокую точность, надежность, многоканальность, регулировку постоянного напряжения или тока, защиту от короткого замыкания и защиту от перегрузки.

Источники питания постоянного тока и тестирование цепей в лабораториях

Надежный регулируемый источник питания постоянного тока является основным требованием любой лаборатории электроники. Источник питания постоянного тока питает тестируемое устройство, например макетную плату, печатную плату или электронный продукт. Для тестирования в источнике питания постоянного тока задается напряжение или ток, который подключается к тестируемому устройству. Инженер рассчитывает на определенный выход для заданных значений напряжения или тока. Если фактическая мощность совпадает с теоретической мощностью, определенной инженером, то он или она может подтвердить, что тестируемое устройство работает в соответствии с планом или проектом. В случае любого отклонения от ожидаемого результата тестируемое устройство отправляется на устранение неполадок и дальнейшее тестирование.

В большинстве тестовых экспериментов для проверки схемы в различных условиях источник питания постоянного тока сканируется в диапазоне и проверяется выходной сигнал. Для выполнения развертки постоянным током в аппаратных схемах требуется переменный источник питания постоянного тока. Пользователь каждый раз устанавливает напряжение или ток на разные значения, и соответствующий вывод отмечается. Для проведения таких экспериментов источник постоянного тока, присутствующий в лаборатории, должен быть регулируемым или переменным источником. В некоторых тестах источник питания должен быть источником постоянного напряжения или постоянного тока, чтобы соответствовать требованиям схемы.

Подобно программируемым режимам постоянного напряжения или постоянного тока, в источнике питания постоянного тока для тестирования цепей требуется несколько функций. Большинство необходимых функций одинаковы, за исключением диапазона напряжения или тока. Эти общие черты позволяют инженерам полагаться на один и тот же источник питания постоянного тока для тестирования различных цепей. Надежный источник питания постоянного тока в лаборатории, называемый «блоком питания лабораторного стола», удовлетворяет требованиям к тестированию цепей.

Источники питания постоянного тока для лабораторного стола

Для подачи питания постоянного тока на испытательные схемы или прототипы в лабораториях используются блоки питания лабораторного стола. Любая схема, которая может генерировать регулируемое постоянное напряжение на выходе при подключении к сети переменного тока, является наиболее распространенным типом используемого источника питания постоянного тока в лабораторных условиях. Блоки питания для лабораторных столов являются наиболее важным испытательным и измерительным оборудованием, используемым в лабораториях. Их можно разделить на следующие категории:

  1. Одноканальный или многоканальный — одноканальные блоки питания для лабораторных стендов обеспечивают один выход постоянного тока, в то время как в многоканальных источниках питания имеется несколько выходов постоянного тока.

  2. Биполярный или однополярный — напряжение постоянного тока может быть положительным или отрицательным. Если источник питания лабораторного стола дает как положительное, так и отрицательное постоянное напряжение, то он называется биполярным. Когда напряжение постоянного тока положительное, такие источники питания лабораторного стола являются однополярными.

  3. Линейный или переключающий — проходной элемент в цепи питания лабораторного стола может использоваться как линейное устройство (активная область) или переключающее устройство (область насыщения и отсечки). Рабочая область проходного элемента определяет источник питания лабораторного стола как линейный или импульсный.

Источники питания для лабораторных столов могут представлять собой стандартные продукты или схемы, разработанные по индивидуальному заказу. Стандартные блоки питания для лабораторных стендов часто имеют ручки для регулировки напряжения до требуемого значения. Напряжение можно отрегулировать с помощью грубых и точных настроек, чтобы правильно установить значение даже с точностью до десятичных знаков. Функция ограничения тока обычно включается в имеющиеся в продаже блоки питания для лабораторных стендов, чтобы инженер мог установить значение тока чуть выше, чем потребляет тестируемое устройство. Установив ограничение тока, можно предотвратить повреждения, вызванные короткими замыканиями и перегрузками по току. Подобно ограничению тока, в блоке питания лабораторного стола есть несколько других функций.

Какие функции делают блок питания лучшим для лабораторного стола?

Основными характеристиками, на которые следует обращать внимание при выборе лучшего блока питания для лабораторного стола, являются его диапазон напряжения, диапазон тока и диапазон мощности. Еще одной важной функцией, защищающей блоки питания лабораторного стола от короткого замыкания, является ограничение тока. Некоторые другие функции, на которые следует обратить внимание, включают:

  1. Количество каналов: для тестирования электрической аппаратуры, требующей одновременного использования различных напряжений постоянного тока, лучше всего подходят многоканальные источники питания для лабораторных стендов.

  2. Уровень шума: Чувствительные цепи должны питаться от источника постоянного тока с низким уровнем шума. В таких случаях линейные источники питания для лабораторных стендов предпочтительнее импульсных источников питания.

  3. Время отклика: Время отклика — это время, необходимое источнику питания для повышения или понижения напряжения до заданного значения. Лучше всего использовать блок питания лабораторного стола с малым временем отклика.

  4. Программируемые режимы: В источниках питания лабораторного стола режим постоянного напряжения (CV) обеспечивает одно напряжение в выбранном диапазоне токов, а режим постоянного тока (CC) обеспечивает постоянный ток в диапазоне напряжений. Наличие режима CV или CC имеет важное значение в источниках питания для лабораторных испытаний.

  5. Блокировка при пониженном напряжении (UVLO): Блокировка при пониженном напряжении в блоке питания лабораторного стола отключает питание, когда напряжение питания падает ниже определенного значения.

Если стандартные блоки питания для лабораторных стендов не соответствуют требованиям тестирования, вы можете разработать блок питания постоянного тока по индивидуальному заказу. Лучший блок питания для лабораторных испытаний цепей может быть изготовлен на заказ с использованием продуктов Cadence.

Ведущие поставщики электроники полагаются на продукты Cadence для оптимизации потребностей в мощности, пространстве и энергии для широкого спектра рыночных приложений. Если вы хотите узнать больше о наших инновационных решениях, поговорите с нашей командой экспертов или подпишитесь на наш канал YouTube.

Запросить оценку

Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.

Подпишитесь на LinkedIn Посетите вебсайт Больше контента от Cadence PCB Solutions

УЧИТЬ БОЛЬШЕ

Лабораторные блоки питания

Товаров: 36.

Сортировать по:

Цена, от низкой к высокой